DE3616875A1

DE3616875A1 - Ventil

Info

Publication number: DE3616875A1
Application number: DE19863616875
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 4322 Sprockhövel Marian; Clemens Dipl.-Ing. Ryzner
Original assignee: Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1986-12-11
Also published as: DE3616875C2

Description

Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH & Co. KG

VENTIL

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . J-

Ein Ventil dieser Art ist aus der DE-OS 32 46 899 bekannt, wo- jj bei der das Ventilverschlußstück bildende Kolben in einer Füh- ■.'■

rung im Ventilgehäuse verschiebbar und die beiden Seiten des j:

Kolbens durch eine Dichtung voneinander getrennt sind, die in j;

der Führung eingesetzt ist und auf dem Umfang des Kolbens an- ^;

liegt. Diese Dichtung wird insbesondere bei bestimmten Einsatz- j

gebieten des Ventils, beispielsweise als ölbrennerventil, sehr \

stark beansprucht. Neben der dynamischen Beanspruchung durch j.

die Verstellbewegung des Ventilkolbens muß die Dichtung gegen- ■

über Druck und hoher Temperatur beständig sein. Dichtungswerk- j;

stoffe, die den Anforderungen in ölbrennerventilen mit Tempe- ^:| raturen von 250° C und mehr genügen, sind nicht verfügbar. Dies gilt auch für Heißdampfventile.

Insbesondere bei ölbrennerventilen wird zudem noch gefordert, daß sie nur langsam öffnen, um Verpuffungen und dergleichen zu vermeiden, und schnell schließen, was insbesondere im Notfall von Bedeutung ist. Es werden Schließzeiten von weniger als 1 Sekunde verlangt, mit der erschwerenden Bedingung, daß das Ventil dabei nicht schlagen soll. Diese Forderungen werden von den bekannten Ventilen nicht alle oder nur bedingt erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß es bei einfachem Aufbau und kleinen Abmessungen ein langsames öffnen und

schnelles Schließen zuläßt, wobei das Ventil auch unter Betriebsbedingungen einsetzbar ist, denen übliche Dichtungswerkstoffe nicht standhalten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch Abheben des Verschlußgliedes und Freigabe des Durchlaßes im Ventilverschlußstück in dessen Schließstellung wird der das Ventilverschlußstück in Schließrichtung beaufschlagende Druck zunächst, gegebenenfalls über eine Drossel, abgebaut, worauf das Ventil langsam geöffnet werden kann, während andererseits durch die Beaufschlagung durch den Zulaufdruck ein schnelles Schließen möglich ist. Wegen der Beaufschlagung des Ventilverschlußstückes mit dem Zulaufdruck kann eine Dichtung entfallen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sirid in der nachfolgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch ein Ventil zeigt.

Ώ Das Gehäuse 1 des Ventils ist als übliches Dreiflansch-Gehäu- \ \ se ausgebildet, wie es für Absperrventile bekannt ist. Bei 2 befindet sich der Zulauf, bei 3 der Ablauf der durch das Ventilgehäuse führenden Leitung. Ein Ventilsitz 4 kann an einem eingeschraubten Bauteil oder eingezogen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, wie dargestellt, den Ventilsitz 4 direkt in das Gehäuse 1 einzuarbeiten. Auf dem Ventilsitz 4 liegt ein eingeschliffenes Ventilverschlußstück 5 dicht an, das als Hohlkolben ausgebildet ist. Dieser Hohlkolben 5 ist in einer Führungsbohrung 6 verschiebbar, wobei der Hohlkolben mit einem geringen radialen Spiel in der Führungsbohrung 6 liegt und keine Dichtung vorgesehen ist. Der Boden des Hohlkolbens 5 ist mit einer mittigen Bohrung 7 versehen, auf de-

ren Innenseite ein Ventilsitz 8 ausgebildet ist, an dem in der dargestellten Absperrstellung ein Verschlußglied 9 in Form eines Ventilkegels dicht anliegt. Auf der stromabwärts liegenden Stirnseite des Verschlußgliedes 9 ist über einen Ansatz 10 ein mit Durchbrechungen 11 auf dem Umfang versehener Flansch 12 befestigt, der in einem erweiterten Abschnitt 13 der Bohrung 7 liegt und in der Schließstellung des Verschlußgliedes 9 einen vorbestimmten axialen Abstand von dem in der Bohrung 7 ausgebildeten Absatz hat, wie dies die Figur zeigt. _vAuf der ge genüberliegenden Seite ist das Verschlußglied 9 mit einer Kolbenstange 14 verbunden, die von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor oder '·. · einem Betätigungszylinder in Öffnungsrichtung bzw. nach rechts ind.er Figur beaufschlagt wird und in Schließrichtung von einer nicht dargestellten Feder beaufschlagt sein kann. Die Kolbenstange 14 ist von einer Faltenbalgdichtung 15 umgeben, die auf dem Umfang des Verschlußgliedes 9 befestigt ist.

Der Hohlkolben 5 dichtet auf der Zulaufseite 2 am Ventilsitz 4 ab. Von der Zulaufseite 2 führt eine Leitung 16 durch das Ventilgehäuse zur Führungsbohrung 6. In dieser Leitung 16 ist ein einstellbares Drosselventil angeordnet und sie mündet in einer Ringnut 18 in der Führungsbohrung 6.

Auf dem Umfang des Hohlkolbens 5 ist eine Ringnut 22 ausgebildet, von der aus radiale Bohrungen 23 in den Innenraum des Kohlkolbens 5 führen. Der Hohlkolben 5 ist mit genau definiertem Spiel in die Führungsbohrung 6 des Gehäuses 1 eingepaßt. Der sich ergebende Ringspalt ist so bemessen, daß seine Querschnittsfläche in einem bestimmten Verhältnis zu der Querschnittsfläche der axialen Bohrungen 11 im Flansch 12 des Ver-

schlußgliedes 9 steht. Der Flansch 12 kann über den Ansatz 10 gegebenenfalls auch austauschbar am Verschlußglied 9 angebracht sein, so daß ein Flansch mit anderen axialen Bohrungen 11 zur Veränderung dieses Verhältnisses eingesetzt werden kann.

Es ist

eine auf der ZulaufSeite liegende Leitung 25 vorgesehen, die parallel zur Leitung 16 liegt und vom Zulauf zur Führungsbohrung 6 führt, in der dargestellten Schließstellung des Ventils mündet diese Leitung 25 zwischen der Ringnut 18 in der Führungsbohrung und der Ringnut 22 am Hohlkolben- Die Ringnut 18 ist :

so angeordnet, daß sie

an den Rand des Hohlkolbens 5 in dessen Schließstellung anschließt.

Bei geschlossenem Ventil füllt das unter Zulaufdruck stehende. Medium . . über die Leitung T6 -und über den Ringspalt ...an der Führungsbohrung 6 sowie die radialen Bohrungen 23 im Hohlkolben 5 dessen Innenraum und die Führungsbohrung 6. Der Hohlkolben 5 wird damit mit Zulaufdruck beaufschlagt, so daß eine besonders gute Abdichtung am Ventilsitz 4 gewährleistet ist. Dieser Druck verstärkt die in der Antriebseinrichtung vorgesehene Feder, die über die Kolbenstange 14 in Schließrichtung des Ventils wirkt. ·

Zum öffnen des Ventils wird über die Antriebseinrichtung das Verschlußglied 9 vom Ventilsitz 8 im Hohlkolben 5 abgehoben, bis der Flansch 12 an dem Absatz in der Bohrung 7 zum Anliegen kommt. Die Antriebseinrichtung braucht dabei nur die Haltekraft an dem kleinen Verschlußglied 9 zu überwinden, das durch die Faltenbalgdichtung 15 nicht mit Druck beaufschlagt ist, sondern nur unter der Kraft der Feder in der Antriebseinrichtung steht.

Das in der Führungsbohrung 6 und im Hohlkolben 5 befindliche Medium fließt über die axialen Bohrungen 11 ab, die so ausgelegt sind, daß in der Führungsbohrung 6 bzw. über dem Hohlkolben 5 ein Druck von einem gewünschten Wert aufrechterhalten bleibt, so daß der Hohlkolben 5 eine stabile Lage beibehält und nicht flattern kann. Die axialen Bohrungen 11 sind deshalb als Drosselbohrungen ausgelegt. Bei weiterem Hub der Kolbenstange 14 wird über den Flansch 12 der Hohlkolben 5 vom Ventil sitz 4 abgehoben.

Zum Schließen des Ventils wird die Antriebseinrichtung entlastet, so daß die Feder das Verschlußglied 9 am Ventilsitz 8 andrückt. Duch die Leitung 25 strömt dabei das Medium über die Ringnut 22 und die radialen Bohrungen 23 in den Hohlkolben 5 nach. Die Ringnut 22 ist so angeordnet, daß sie kurz vor Erreichen der Schließstellung des Hohlkolbens 5 außer Eingriff mit der Leitung 25 kommt .

Auf diese Weise kann eine Schließzeit kleiner als eine Sekunde erzielt und auch eine Dämpfung vor der Schließstellung erreicht werden. Durch die Feder in der Antriebseinrichtung und durch das über die Leitung 16 nachströmende Medium wird der Hohlkolben 5 am Ventilsitz 4 angedrückt.

Die nicht dargestellte Antriebseinrichtung kann klein und billig ausgebildet werden, da das Verschlußglied 9 mit dem Hohlkolben 5 ausgeglichen und entlastet ist.

Das Ventil öffnet zunächst sehr langsam über einen

großen Teil des Öffnungshubes, wobei die Öffnungsgeschwindigkeit über den Resthub nicht mehr wesentlich ist, weil auf dem letzten Teil des Öffnungshubes kaum noch eine Regelung der Durchflußmenge erfolgt. Die Öffnungsgeschwindigkeit wird durch Einstellen der Drossel 24 reguliert. Es sind folgende Extremwerte möglich.

Wird die Drossel 24 vollständig geschlossen, so baut sich über die parallel liegende Leitung 25 und den Ringspalt zwischen Führungsbohrung 6 und Hohlkolben 5 statisch der Zulaufdruck bei geschlossenem Ventil auf und es kann bei öffnung des Verschlußgliedes 9 Druckmedium nachströmen. Wenn die Bohrungen 11 im Flansch 12 des Verschlußgliedes 9 so bemessen sind, daß sie eine wesentlich größere Querschnittsfläche haben als die zuvor genannten Nachströmquerschnitte, so bricht der Druck über dem Hohlkolben 5 zusammen und der Hohlkolben 5 kann von der Antriebseinrichtung ungebremst mit der maximal möglichen Geschwindigkeit voll geöffnet werden.

Wird dagegen die Drossel 24 voll geöffnet, so ergibt sich ein Nachströmquerschnitt zusammen mit dem Nachströmquerschnitt über die Leitung 25 und den Ringspalt, der wesentlich größer ist als der Abströmquerschnitt an den Bohrungen 11 am Verschlußglied 9, das zur Vorsteuerung dient. Bei Abheben des Verschlußgliedes 9 vom Ventilsitz 8 strömt das den Hohlkolben 5 beaufschlagende Medium ab, wobei sich ein durch die Drosselung erzeugter Druck einstellt, der bei entsprechender Auslegung der Querschnitte gleich dem Zulaufdruck sein kann. Die Antriebseinrichtung müßte in diesem Falle so ausgelegt sein, daß sie den vollen Druck auf den ganzen Querschnitt des Hohlkolbens 5 überwinden kann, um das Ventil zu öffnen. Bei schwächerer Auslegung der Antriebseinrichtung würde das Ventil bei voller öffnung der Drossel 24 nicht geöffnet werden können.

Diese beiden Extremwerte der Drosseleinstellung ergeben zwei Extremwerte der Öffnungszeit, einmal die durch die Antriebseinrichtung vorgegebene kürzest mögliche Zeit für den vollen Öffnungshub und eine unendlich lange Zeit bei voll geöffneter Drossel. Durch entsprechende Einstellung der Drossel 24 kann zwischen diesen beiden Extremwerten jede gewünschte Öffnungszeit eingestellt werden. Je größer die Menqe ist, die über die Drossel 24 und die Leitung 25 nachströmen kann, desto größer

ist der den Hohlkolben 5 in Schließrichtung beaufschlagende Druck_T so daß bei vorgegebener Kraft der Antriebseinrichtung der ÖffnungsvorgangJsB&sprechend langsam ist. Dabei ist die Schließgeschwindigkeit entsprechend schnell, was erwünscht ist.

Die Kolbenstange 14 kann zur Stellungsanzeige benutzt werden.

- Leerseite -

Claims

P 1911 A Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH & Co. KG PATENTANSPRÜCHE

1. Ventil mit einem in einem Gehäuse verschiebbar angeordneten Ventilverschlußstück, das zum Absperren einer durch das Gehäuse führenden Leitung an einem Ventilsitz dicht anliegt und durch den Druck des Leitungsmediums im Zulauf beaufschlagbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (5) einen zur Ablaufseite führenden Durchlaß (7) aufweist, der durch ein_V_ers_chlußglied__. (9) absperrbar und zur Entlastung des VentilverschlußStückes (5) freigebbar ist, wobei das Verschlußglied (9) durch eine Antriebseinrichtung relativ zum Ventilverschlußstück (5) verschiebbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das als Hohlkolben (5) ausgebildete Ventilverschlußstück mit vorbestimmtem Spiel in einer Führungsbohrung (6) im Gehäuse (1) geführt ist.

3. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventilverschlußstück bzw. der Hohlkolben (5) über erne Leitung (16) von der Zulaufseite (2) mit Druckmedium beaufschlagbar ist, wobei in der Leitung (16) eine einstellbare Drossel (24) angeordnet ist.

4. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, ''dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchlaß (7) bei geöffnetem Verschlußglied (9) Drosselbohrungen (11) vorgesehen sind.

5. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) mit einem Mitnehmer (12) versehen ist, mittels £®^Λ · der Hohlkolben (5) durch die Antriebseinrichtung in die Offenstellung verschiebbar ist.

6. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) über eine Kolbenstange (14) mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, die von einer mit dem Verschlußglied (9) verbundenen Faltenbalgdichtung (15) umgeben ist.

7. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenumfang des Hohlkolbens (5) eine Ringnut (22) angeordnet ist, von der aus radiale Bohrungen (23) in den Innenraum des Hohlkolbens führen.

8. Ventil nach Anspruch I₁

dadurch gekennzeichne t,-daß die Ringnut (22) so angeordnet ist, daß sie kurz vor Erreichen der Schließstellung des Hohlkolbens (5) außer Eingriff mit einer Leitung (25) kommt, durch welche der Hohlkolben mit Zulaufdruck beaufschlagt wird.

ORIGINAL INSPECTED